package com.peng.stack;

/**
 * @Author
 * @Description
 * @create 2020-12-17
 * @Modified By:
 */
public class Calculator {

  public static void main(String[] args) {
    String expression = "7*2*2-5+1-5+3-4";
    //创建两个栈，数栈，一个符号栈
    ArrayStack2 numStack = new ArrayStack2(10);
    ArrayStack2 operStack = new ArrayStack2(10);
    //定义需要的相关变量
    int index = 0;//用于扫描
    int num1 = 0;
    int num2 = 0;
    int oper = 0;
    int res = 0;
    char ch = ' '; //将每次扫描得到char保存到ch
    String keepNum = ""; //用于拼接 多位数
    while (true) {
      //依次得到experssion的每一个字符
      ch = expression.substring(index, index + 1).charAt(0);
      //判断ch是什么，然后做相应的处理
      if (operStack.isOper(ch)) {
        //如果是运算符
        //判断当前的符号栈是否为空
        if (!operStack.isEmpty()) {
          //如果符号栈有操作符，就进行比较,如果当前的操作符的优先级小于或者等于栈中的操作符,就需要从数栈中pop出两个数,
          //在从符号栈中pop出一个符号，进行运算，将得到结果，入数栈，然后将当前的操作符入符号栈
          if (operStack.priority(ch) <= operStack.priority(operStack.peek())) {
            num1 = numStack.pop();
            num2 = numStack.pop();
            oper = operStack.pop();
            res = numStack.cal(num1, num2, oper);
            //把运算的结果入数栈
            numStack.push(res);
            //把当前的操作符入符号栈
          } else {
            //如果当前的操作符的优先级大于栈中的操作符， 就直接入符号栈.
            operStack.push(ch);
          }
        } else {
          // 就直接入符号栈.
          operStack.push(ch);// 1 + 3
        }
      } else {
        //如果是数，则直接入数栈
        //numStack.push(ch - 48); //? "1+3" '1' => 1
        //分析思路
        //1. 当处理多位数时，不能发现是一个数就立即入栈，因为他可能是多位数
        //2. 在处理数，需要向expression的表达式的index 后再看一位,如果是数就进行扫描，如果是符号才入栈
        //3. 因此我们需要定义一个变量 字符串，用于拼接

        //处理多位数
        keepNum += ch;

        //如果ch已经是expression的最后一位，就直接入栈
        if (index == expression.length() - 1) {
          numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
        } else {

          //判断下一个字符是不是数字，如果是数字，就继续扫描，如果是运算符，则入栈
          //注意是看后一位，不是index++
          if (operStack.isOper(expression.substring(index + 1, index + 2).charAt(0))) {
            //如果后一位是运算符，则入栈 keepNum = "1" 或者 "123"
            numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
            //重要的!!!!!!, keepNum清空
            keepNum = "";

          }
        }
      }
      //让index + 1, 并判断是否扫描到expression最后.
      index++;
      if (index >= expression.length()) {
        break;
      }
    }
    //当表达式扫描完毕，就顺序的从 数栈和符号栈中pop出相应的数和符号，并运行.
    while (true) {
      //如果符号栈为空，则计算到最后的结果, 数栈中只有一个数字【结果】
      if (operStack.isEmpty()) {
        break;
      }
      num1 = numStack.pop();
      num2 = numStack.pop();
      oper = operStack.pop();
      res = numStack.cal(num1, num2, oper);
      numStack.push(res);//入栈
    }
    //将数栈的最后数，pop出，就是结果
    int res2 = numStack.pop();
    System.out.printf("表达式 %s = %d", expression, res2);
  }
}

//先创建一个栈,直接使用前面创建好
//定义一个 ArrayStack2 表示栈, 需要扩展功能
class ArrayStack2 {

  private int maxSize; // 栈的大小
  private int[] stack; // 数组，数组模拟栈，数据就放在该数组
  private int top = -1;// top表示栈顶，初始化为-1

  //构造器
  public ArrayStack2(int maxSize) {
    this.maxSize = maxSize;
    stack = new int[this.maxSize];
  }

  //增加一个方法，可以返回当前栈顶的值, 但是不是真正的pop
  public int peek() {
    return stack[top];
  }

  //栈满
  public boolean isFull() {
    return top == maxSize - 1;
  }

  //栈空
  public boolean isEmpty() {
    return top == -1;
  }

  //入栈-push
  public void push(int value) {
    //先判断栈是否满
    if (isFull()) {
      System.out.println("栈满");
      return;
    }
    top++;
    stack[top] = value;
  }

  //出栈-pop, 将栈顶的数据返回
  public int pop() {
    //先判断栈是否空
    if (isEmpty()) {
      //抛出异常
      throw new RuntimeException("栈空，没有数据~");
    }
    int value = stack[top];
    top--;
    return value;
  }

  //显示栈的情况[遍历栈]， 遍历时，需要从栈顶开始显示数据
  public void list() {
    if (isEmpty()) {
      System.out.println("栈空，没有数据~~");
      return;
    }
    //需要从栈顶开始显示数据
    for (int i = top; i >= 0; i--) {
      System.out.printf("stack[%d]=%d\n", i, stack[i]);
    }
  }

  //返回运算符的优先级，优先级是程序员来确定, 优先级使用数字表示
  //数字越大，则优先级就越高.
  public int priority(int oper) {
    if (oper == '*' || oper == '/') {
      return 1;
    } else if (oper == '+' || oper == '-') {
      return 0;
    } else {
      return -1; // 假定目前的表达式只有 +, - , * , /
    }
  }

  //判断是不是一个运算符
  public boolean isOper(char val) {
    return val == '+' || val == '-' || val == '*' || val == '/';
  }

  //计算方法
  public int cal(int num1, int num2, int oper) {
    int res = 0; // res 用于存放计算的结果
    switch (oper) {
      case '+':
        res = num1 + num2;
        break;
      case '-':
        res = num2 - num1;// 注意顺序
        break;
      case '*':
        res = num1 * num2;
        break;
      case '/':
        res = num2 / num1;
        break;
      default:
        break;
    }
    return res;
  }

}